Ozeanzirkulation
Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation („AMOC“)
Unsere hochauflösenden Ozeansimulationen tragen zum Verständnis der komplexen Struktur und Interaktion der AMOC im Klimasystem bei.
Der mit der AMOC verbundene nordwärts gerichtete Wärmetransport ist für das Klima im Nordatlantik von entscheidender Bedeutung, und ihre mögliche Schwächung durch die globale Erwärmung ist Teil einer intensiven Debatte. Die Forschung der Einheit Ozeandynamik trägt zu einem tieferen Verständnis der AMOC bei, indem wir die Variabilität auf saisonalen bis dekadischen Zeitskalen und das Potenzial zur Überlagerung langfristiger Trends analysieren. Dazu gehören auch die Auswirkungen von Wärmeflüssen an der Oberfläche und Änderungen des Süßwasserhaushalts. Unsere hochauflösenden Simulationen werden für Studien in Kombination mit Beobachtungen und Lagrangeschen Methoden verwendet und tragen zu multinationalen Modellvergleichen bei.
Subpolarer Nordatlantik
Anhaltender Wärmeverlust an die Atmosphäre über dem subpolaren Nordatlantik, insbesondere im Winter, führt zu einer Verdichtung des warmen und salzhaltigen subtropischen Wassers, das mit dem Golfstrom und dem Nordatlantikstrom nach Norden transportiert wird. Diese Dichteänderung führt zur eigentlichen Umwälzung, bei der die Wassermassen in mittlere Tiefen absinken. Eine regionale Abnahme des Salzgehalts durch lokale Oberflächenflüsse, den Export aus dem Arktischen Ozean und das Schmelzen des grönländischen Eisschilds kann diese Umwälzung abschwächen. Unsere aktuellen Arbeiten konzentrieren sich auf die Wassermassentransformation in der Irminger- und Labradorsee, die Rolle der Ozean-Atmosphären-Wechselwirkungen bei der Steuerung von AMOC-Trends und mögliche Auswirkungen einer verstärkten Grönlandschmelze.
Agulhasregion
[Arne Biastoch, René Schubert, Tobias Schulzki, Leon-Cornelius Mock]
Der warme und salzhaltige Zustrom aus dem Indischen Ozean rund um Südafrika führt zu einer bedeutenden Dichteanomalie im Atlantik, die das Potenzial hat, die AMOC zu stabilisieren. Diese sogenannte Agulhas-Leakage findet auf dekadischen bis multidekadischen Zeitskalen seinen Weg nach Norden und stärkt so die AMOC.
Das ist insbesondere deshalb relevant, da in einem wirbelreichen gekoppelten Modell mit atmosphärischer Chemie, das sowohl CO2 als auch Ozon berücksichtigt, prognostiziert wird, dass die Agulhas-Leakage unter globaler Erwärmung aufgrund von Veränderungen der Westwinde der Südhemisphäre deutlich zunimmt. Diese Prozesse unterstreichen die Bedeutung des Südatlantiks im Austausch zwischen dem Indischen und dem Südlichen Ozean und dem Nordatlantik.
Ostsee
Die Ostsee reagiert aufgrund ihres geringen Volumens und des begrenzten Austauschs mit den Ozeanen besonders empfindlich auf den Klimawandel und die globale Erwärmung. Eines der bemerkenswertesten Merkmale der Ostsee ist ihr Salzgehalt an der Oberfläche, der horizontal von der salzhaltigen Nordsee zum fast frischen Bottnischen Meer im Norden und zum Finnischen Meerbusen im Osten abnimmt. Außerdem gibt es einen vertikalen Gradienten und eine starke Schichtung zwischen dem weniger salzhaltigen Oberflächenwasser und dem Salzwasser in der Tiefe. Diese Salzgehaltsmerkmale werden hauptsächlich durch eine Kombination aus Flusseinträgen, Niederschlägen, Windbedingungen, begrenzter Durchmischung und geographischen Gegebenheiten bestimmt, die zu einem begrenzten und unregelmäßigen Einstrom von Salzwasser in die Ostsee führen. Die jüngsten Veränderungen des Salzgehalts sind aufgrund der hohen Variabilität weniger eindeutig, aber insgesamt scheint der Oberflächensalzgehalt bei gleichzeitigem Anstieg in den tieferen Wasserschichten zu sinken. In einer aktuellen Studie wurden SMOS-Satellitendaten („Soil Moisture Ocean Salinity“) mit einem hydrodynamischen Regionalmodell der Ostsee assimiliert, um das Verständnis der Dynamik des Salzgehalts und der Zirkulation in der Ostsee zu verbessern.
